Cosa significano «light-on» e «dark-on» per i sensori fotoelettrici?
Learn how light-on and dark-on photoelectric sensor modes interact with through-beam, retroreflective, and diffuse sensing, PNP/NPN wiring, PLC logic, commissioning, and fault detection.
I sensori ottici sono molto comuni nelle applicazioni industriali, ma non utilizzano sempre la stessa terminologia della maggior parte degli altri interruttori e sensori.
I sensori discreti presentano una differenza degna di nota, che verrà analizzata in questo articolo. La maggior parte dei sensori ottici (o fotoelettrici) non include la notazione standard del settore “normalmente aperto” o “normalmente chiuso”, che troviamo applicata a ogni interruttore di finecorsa, pulsante, selettore e alla maggior parte degli altri sensori discreti.
Al contrario, per queste applicazioni ottiche incontriamo spesso i termini “attivazione con luce” e “attivazione con buio”, che possono comparire in quattro modi diversi nelle tabelle delle specifiche dei sensori:
- Attivazione con luce
- Attivazione con buio
- Attivazione complementare con luce/buio
- Attivazione selezionabile con luce/buio
Non tutti i produttori di sensori ottici utilizzano questa notazione, ma è abbastanza comune da meritare una spiegazione.
Attivazione con luce
Il termine “attivazione con luce”, talvolta chiamato “funzionamento con luce”, significa semplicemente che il segnale di uscita si attiva in presenza di un fascio luminoso. Come sappiamo dagli altri articoli sui sensori fotoelettrici, ne esistono tre tipi: a barriera, a catarifrangente e a riflessione diffusa. Tutte e tre le varianti sono progettate in modo che la presenza di luce debba essere sufficientemente intensa da attivare il circuito di rilevamento e generare un segnale.
Figura 1. Tutti i sensori fotoelettrici specificano se l'uscita è attiva in presenza o in assenza di luce. Immagine utilizzata per gentile concessione di Adobe Stock
Quando selezioniamo un sensore con modalità di attivazione con luce, possiamo interpretarlo nel senso che il segnale di uscita si attiverà solo quando il fascio luminoso proveniente dal dispositivo emettitore, oppure la riflessione retro o diffusa, supererà la soglia.
Questa terminologia non sostituisce né annulla la polarità dell'uscita PNP/NPN. Un segnale di uscita PNP può attivarsi quando è presente luce. Analogamente, anche un segnale NPN può attivarsi in presenza di luce. Le specifiche del sensore indicano sia la polarità sia la modalità luce/buio.
Attivazione con buio
L'inverso della modalità di attivazione con luce è, naturalmente, l'“attivazione con buio”, talvolta chiamata “funzionamento con buio”. Ciò significa che l'assenza di luce attiverà l'uscita. Non significa che debba esserci oscurità assoluta: semplicemente, il valore della luce deve scendere al di sotto della soglia. Questa soglia può essere fissa nell'elettronica integrata del sensore oppure regolabile tramite funzioni di apprendimento o un potenziometro di regolazione.
Perché alcuni produttori evitano di utilizzare i familiari termini “normalmente aperto” e “normalmente chiuso” che vediamo sugli altri sensori?
Quando analizziamo il funzionamento dei tre tipi di sensori, dovremmo combinare termini diversi a seconda della variante.
Per esempio, in uno scenario con un sensore a barriera o a catarifrangente, lo stato normale si verifica quando l'oggetto è assente, cioè quando il fascio luminoso è ininterrotto. Questa è la situazione normale quando il sensore riceve il fascio luminoso.
Figura 2. In questo sensore a barriera, il ricevitore è attivato in presenza di luce (nessun oggetto rilevato). Immagine utilizzata per gentile concessione di Adobe Stock
Al contrario, per i sensori a riflessione diffusa, lo stato normale si riferisce comunque all'assenza dell'oggetto, ma in questo caso è l'oggetto stesso a fungere da riflettore. Quindi, quando l'oggetto è assente, il sensore non riceve luce.
Alla luce degli esempi precedenti, “normalmente aperto” significherebbe che il sensore è attivo quando l'oggetto è presente o quando è assente? Molto probabilmente, dobbiamo spiegare attentamente il comportamento nella scheda tecnica di ciascun sensore per evitare confusioni.
Invece, ricorriamo al metodo più semplice: identificare se la luce è presente sul sensore oppure no. È molto più facile prevedere il comportamento del sensore.
Questi sensori, a attivazione con luce o con buio, hanno tre fili standard: +V, -V e il segnale di uscita. Talvolta può essere presente un quarto filo per l'apprendimento.
Attivazione complementare con luce/buio
La flessibilità è fondamentale nell'industria moderna. Potremmo avere motivo di scegliere determinate modalità di uscita del sensore, ad esempio l'attivazione in presenza o in assenza di un oggetto. Non tutte le applicazioni richiedono l'attivazione quando l'oggetto è presente.
Figura 3. Questo diagramma mostra l'attivazione complementare con luce e con buio (utilizzando il termine “funzionamento”) con modelli sia NPN sia PNP. Immagine utilizzata per gentile concessione di Banner Engineering (enfasi aggiunta)
Per esempio, cosa succederebbe se il sensore comandasse un relè di controllo o un ingresso PLC e ci si aspettasse che avesse un oggetto davanti per circa l'80% della sua vita operativa? Se il sensore con attivazione con luce attivasse quel relè per l'80% del tempo, si sprecherebbe energia. Possiamo invece passare alla modalità di attivazione con buio, così il relè viene attivato solo per il 20% del tempo. Per facilitare questo cambiamento, possiamo commutare facilmente i collegamenti del carico del relè da NO a NC.
Anziché scegliere codici articolo singoli per ogni applicazione, potremmo preferire tenere a magazzino solo sensori che forniscano simultaneamente entrambe le modalità, con attivazione con luce e con buio, e selezionare semplicemente quale filo di uscita utilizzare per ogni installazione.
Questi sensori complementari includono quattro fili standard: +V, -V, uscita con attivazione con luce e uscita con attivazione con buio.
Attivazione selezionabile con luce/buio
Quest'ultimo tipo di sensore configurabile offre la stessa flessibilità, ma svolge il compito in modo leggermente diverso. Anziché disporre di uscite simultanee, uno dei fili funge da ingresso di selezione. Se questo filo è collegato a +V, il segnale di uscita adotterà una modalità; se è collegato a -V, l'uscita passerà all'altra modalità.
Figura 4. Questo sensore dispone di una modalità selezionabile di attivazione con luce/buio che utilizza il filo bianco. È interessante notare che il diagramma della scheda tecnica (a destra) indica l'attivazione con luce e con buio, mentre sul sensore stesso (a sinistra) sono stampigliati NO e NC. Immagine utilizzata per gentile concessione dell'autore
Questo sensore ha quattro fili: +V, -V, uscita e selettore di attivazione con luce/buio. Questo selettore indicherà certamente all'utente quale uscita verrà fornita in base al collegamento a +V o -V.
Con questi sensori selezionabili, non è in realtà indispensabile utilizzare il filo di selezione. Se lasciato scollegato (o tagliato completamente con una tronchesina), il sensore adotterà per impostazione predefinita l'uscita che verrebbe fornita se il filo fosse collegato a -V.
Specifiche dei sensori ottici
Per la maggior parte, i sensori ottici svolgono le stesse funzioni della maggior parte delle altre categorie di sensori discreti e analogici. Tuttavia, questa caratteristica (la modalità luce/buio) può creare confusione a chi non l'ha mai incontrata prima.